基于混沌系统与DNA编码的语音加密算法研究

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随着现代通信技术的发展,语音在我们的日常生活中也发挥着极其重要的作用,因此如何保证语音在传输过程中的安全性也成为一个迫在眉睫的问题。为了防止语音信息在传输环节被窃取,可在传输前对语音信息进行加密,使得以密文的形式传输语音信息。本文设计了两种基于混沌系统与DNA序列的语音加密方案,主要工作如下:1)设计了一种基于混沌系统与DNA编码的语音加密算法。该算法的混沌系统初值由明文和外部密钥决定,使得该算法能有效的抵抗选择明文攻击。扩散过程利用动态的DNA编码和异或运算,有效的增强样本点的扩散效果,使得语音信息得到了初步隐藏。对混沌序列进行升序排列,以混沌序列的置乱过程对语音序列进行索引置乱,增加了破解难度。索引置乱加密后,加密语音的正负数占比与原始语音相同,为了破坏了正负关联性,提出语音极性置乱的方法,随机的改变语音正负性,使该算法能有效的抵抗统计攻击。仿真结果和性能分析均表明,该算法具有较好的加密效果。2)设计了一种基于DNA编码与循环移位的语音加密算法。该算法的二维Hénon混沌系统的初始值是由字符串信息密钥和原始语音通过SHA-256生成的256位哈希值计算得到,使得该加密算法能够有效的抵抗选择明文攻击,同时字符串信息密钥也增大了密钥空间,使密钥不拘于数字。加密算法首先利用动态的DNA编码对语音进行初步扩散加密,由于在进行DNA编码和解码过程中,可能存在相同的编码规则,提出异或运算进一步的提升扩散范围。语音扩散后,填充语音数据,进行维度变换,在二维空间上,利用随机的混沌序列进行动态的循环移位,增强加密算法的置乱效果;填充的数据,也增大了原始数据的置乱空间。仿真结果和性能分析均表明,该加密算法密钥敏感性较强、密钥空间大,能够有效抵挡各种攻击。
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